image: RUDN and Shahid Beheshti University (SBU) chemist proposed a protocol for converting cellulose into a catalyst for the synthesis of oxadiazoles. The new approach makes the catalyst 3 times more stable compared to the same catalyst obtained by the traditional method. view more
Credit: RUDN University
俄罗斯人民友谊大学和Shahid Beheshti大学的化学家们提出了将普通纤维素转化为合成氧化二唑的催化剂的方案。 新方法获得的催化剂比以传统方式获得的相同催化剂强 3 倍。 研究结果发表在碳水化合物聚合物杂志上
绿色化学的方向之一是生物聚合物的功能化。 化学家对从植物和动物中获得的聚合物进行改性，为它们添加功能性分子基团并获得有用的物质。例如，基于纤维素生成的催化剂用于合成氧化二唑。 它们是生产聚合物、染料、药物、照相材料所必需的。为此需要将金属添加到纤维素中。 然而，在使用过程中，特别是在高温下，金属离子会被冲掉，这会降低改性纤维素的催化活性并污染环境。俄罗斯人民友谊大学的化学家与来自伊朗的同事一起创造了一种纤维素功能化的方法，该方法加强了纤维素与金属颗粒的结合并防止它们被冲掉。
Ahmad Shaabani （俄罗斯人民友谊大学和 Shahid Beheshti 大学联合化学研究所的首席研究员）说到：“纤维素是一种环保、无毒、经济高效且可再生的生物聚合物。 我们开发了一种基于纤维素功能化的新策略，以改善其与铜离子的结合。”
化学家使用了贝蒂反应 - 使用醛和芳香胺将官能团添加到酚类中。 首先，俄罗斯人民友谊大学的研究人员获得了纤维素二醛，为此他们将0.5克纤维素和0.01克高碘酸钾在水中混合。 将溶液在85℃搅拌12小时。 之后，将反应产物过筛，用水洗涤并在70℃的温度下真空干燥。 为了将所得的二醛用于贝蒂反应中，化学家们将 0.11 g 苄胺添加到二醛中并将其溶解在乙酸中，在室温下搅拌 4 小时。然后向混合物中加入萘酚并再搅拌一天。 将所得产物过筛、洗涤并在50℃下真空干燥。 最后，通过将官能化纤维素与醋酸铜混合，再次重复相同的程序。 最终获得了 Cu (II) @ DAC-Betti 催化剂。
俄罗斯人民友谊大学的化学家们使用光谱学和核磁共振研究了获得的纤维素。 在扫描电子显微镜下检查其结构。 为了进行比较，科学家们采用了没有使用贝蒂反，而是根据标准方案获得的铜改性纤维素。 电子显微镜图像显示，与普通纤维素相比，通过贝蒂反应获得的纤维素的结构并不平滑 - 上面有许多生长物，它们牢固地相互粘附并同时粘附在纤维素纤维上。然后化学家比较了通过新方法和标准方法获得的纤维素功能元素的牢固程度。 结果表明，贝蒂反应使改性纤维素的稳定性提高了 3 倍，在 600 ℃ 的温度下，其质量的 17.2% 得以保留，而通过标准方法获得的纤维素只能保留 6.1%。
Ahmad Shaabani （俄罗斯人民友谊大学和 Shahid Beheshti 大学联合化学研究所的首席研究员）说到：“结果显示贝蒂反应获得的Cu (II) @ DAC-Betti的残留质量很高，这表明铜比纤维素更多。 这证明了贝蒂反应对纤维素铜官能化的有效性。”
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Journal
Carbohydrate Polymers